Вы можете задаться вопросом: «Как кто-нибудь мог думать, что вулканическая порода формировалась в воде?» Вспомните, что химия в то время находилась в зачаточном состоянии, поэтому никто ничего не знал о температуре и давлении, необходимых для плавления горных пород. Мало кто из европейцев когда-либо видел потоки лавы. Сейчас мы можем посмотреть видеоролики, на которых раскаленная докрасна лава течет из действующих вулканов, подобных Килауэа, но во времена Хаттона лишь немногочисленные европейцы уезжали далеко от родных городов, и никто не наблюдал извержения вулкана, если только не оказывался на юге Италии в тот момент, когда проявляли активность Везувий, Стромболи или Этна, причем эти вулканы в основном порождают пепел, а не лавовые потоки. Французский геолог Никола Демаре (1725–1815) отмечал в 1774 г.: потухшие вулканы исторической области Овернь на юге Франции доказывают – здесь некогда шли активные извержения, о чем говорят вулканические конусы и множество выветрившихся потоков лавы. Одно это должно было подтвердить правоту плутонизма, хотя нептунизм еще много лет оставался доминирующей теорией.

Тем не менее когда Джеймс Хаттон продумывал свою грандиозную схему гор, которые поднимаются и разрушаются, он пришел к убеждению, что граниты и базальты, сформировавшие потоки лавы, появились не в воде: их создали горячие расплавленные породы, известные как магма. Однако в Северной Европе не было действующих вулканов, и Хаттон никогда не видел, как потоки лавы движутся по территории. Из-за отсутствия таких фактов Хаттон искал места, где граниты или базальты проплавили себе дорогу сквозь ранее существовавшие породы либо вторглись в окружающие породы, прокалив их своим огромным жаром.

Долина реки Тилт и утесы Солсбери

Первые подсказки Хаттон получил, когда заметил, что в гравии реки Тилт, текущей на юг от гор Кернгорм в Хайленде севернее Эдинбурга, полно как гранитных окатышей, так и обломков более древних метаморфических пород. Поэтому он понимал, что где-то в ложе реки должны быть обнажения пород обоих этих видов и что он, возможно, увидит место, где они контактируют друг с другом. В 1785 г. он проехал вверх по долине Тилта и остановился на ночь в местечке Форест-Лодж. На следующий день, исследуя обнажения в русле Тилта у моста Дэйл-ан-Эс возле Форест-Лодж, ученый обнаружил то, что искал: жилы кирпично-красного гранита, прорезавшие более древние метаморфические породы и пропекшие их в зонах контакта (рис. 5.1). Увиденное служило доказательством того, что граниты когда-то были расплавленной магмой, а не образовались в воде! Кроме того, эти граниты должны были быть моложе окружающих сланцев, и, следовательно, не все такие породы сформировались при первоначальном творении Земли, как описано в Бытии.

Рис. 5.1 Гранитные интрузии в долине реки Тилт, которые помогли подтвердить плутонистскую точку зрения Джеймса Хаттона. (A) Обнажение выше моста Дэйл-ан-Эс в его современном состоянии (вид на северо-восток, вверх по долине): видны белые жилы гранитов, прорывающие темные докембрийские сланцы Хайленда (Северо-Шотландского нагорья). Фото Британской геологической службы. (B) На иллюстрации Джона Клерка из посмертного издания книги Хаттона показаны дайки, прорывающие более древние породы. Источник: Wikimedia Сommons

Рис. 5.2 Трон Артура – жерло потухшего вулкана каменноугольного периода, которое возвышается над южной частью Эдинбурга. Уступы на переднем плане – Утесы Солсбери, вулканические силлы[21], возникшие в результате внедрения магмы вдоль напластования вмещающих каменноугольных осадочных пород. Хаттон жил в доме у подножия Утесов Солсбери (справа на снимке) и часто бродил по окрестностям со своей собакой Мисси. Снимок сделан недалеко от Эдинбургского замка, который располагается на другом жерле того же вулкана. Источник: Wikimedia Сommons

Однако Хаттону требовалось нечто еще более убедительное: потоки лавы, внедренные в сформировавшиеся в воде слоистые отложения. Когда исследователь бродил по холмам к югу от Эдинбурга со своей собакой Мисси, он понял, что возвышающаяся над городом гора Трон Артура – жерло древнего вулкана (рис. 5.2), а Утесы Солсбери в северной части горы – уступ древних вулканических пород. Наконец, на юго-западных склонах этих утесов он нашел то, что предвидел: интрузии базальтовой лавы, которая расплавила слоистые осадочные породы и в ходе этого процесса даже деформировала их (рис. 5.3). Это знаменитое место получило название Разрез Хаттона, и его регулярно посещают студенты, изучающие геологию. В 1786 г. Хаттон нашел подобный пример в области Галлоуэй, а в 1787-м – еще один на острове Арран.

Рис. 5.3 Разрез Хаттона на Утесах Солсбери. (A) На обнажении в его современном состоянии можно увидеть прокаленные и деформированные осадочные слои (внизу) с окружающими их магматическими породами (вверху). (B) Крупный план правой стороны этого обнажения, показывающий изогнутые осадочные слои, окруженные внедрившимися магматическими породами. Фото автора

Хаттон и его друзья-химики, в том числе Джозеф Блэк и сэр Джеймс Холл, также гораздо лучше, нежели другие ученые того времени, представляли себе химию горных пород, Хаттон знал, как выглядят минералы, образующиеся в результате химического осаждения из воды (например, соль), и мог видеть, что магмы не образуются в воде. Когда в 1768 г. Хаттон переехал в Эдинбург, он работал с Блэком, который разделял его любовь к химии – важнейшему инструменту для понимания воздействия на горные породы высокой температуры. Блэк ввел понятие скрытой теплоты и осознал важность давления при нагревании веществ. Например, вода под давлением остается жидкой, даже если ее нагреть до температуры, которая обычно превращает воду в пар. Эти идеи, касающиеся роли тепла и давления, станут ключевыми для теории Хаттона, объясняющей, как погребенные осадочные отложения превращаются в горные породы. В 1792 г. Холл провел эксперимент: он расплавил кусок базальта при температуре в диапазоне от 800 до 1200 ℃; затем при медленном охлаждении расплав снова перекристаллизовался в базальт. Это был один из первых экспериментов в геологии, и он показал, как должны выглядеть расплавленные горные породы в природе.

Динамичная Земля

Читая сообщения о горячих источниках и вулканах (хотя и ни разу не побывав на них), Хаттон убедился, что Земля в ее центре горячая и расплавленная; источник тепла он называл «великой тепловой машиной Земли». По его словам, «вулкан создан не для того, чтобы ужасать суеверные умы и ввергать их в приступы благоговения и набожности. Его следует рассматривать как вентиляционное отверстие печи». О правоте геолога свидетельствовали и угольные пласты, пропекшиеся под действием прорвавшей их лавы. Он считал, что эта «тепловая машина» ответственна за поднятие и создание гор, которые затем превращались в осадочный материал, смываемый в море. Эти процессы происходили в бесконечном